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蕨类植物根茎外表通常为一列表皮,表皮下面有下皮层(Hypodermis),为数列厚壁细胞,内部为薄壁细胞组成的基本组织。一般具网状中柱(Dictyostele),因根茎叶隙的纵向延伸和互相重叠,将维管系统分割成束,横切面观可见断续环状排列的周韧型维管束,每一维管束外围有内皮层,网状中柱的一个维管束又称分体中柱(Meristele )。分体中柱的形状、数目和排列方式是鉴定品种的重要依据。在环列的分体中柱的外方,有叶迹维管束。如绵马贯众等。有的根茎具双韧管状中柱。木质部排成环圈,其里外两侧均有韧皮部及内皮层环,中央有髓部,如狗脊。
蕨类植物根茎的木质部无导管而有管胞,管胞大多为梯纹。在基本组织的细胞间隙中,有的具间隙腺毛,如绵马贯众。
根茎类中药的横切面显微鉴别,首先应根据维管束类型和排列形式,决定其为蕨类植物根茎,还是双子叶植物或单子叶植物的根茎。根茎中常有分泌组织存在,如川芎、苍术等有油室;石菖蒲、干姜等有油细胞。单子叶植物根茎中常有粘液细胞,其中常含草酸钙针晶或针晶束,如半夏、白及等。厚壁组织也常有存在,是重要的鉴别特征之一,如苍术的木栓层中有石细胞带,黄连(味连)的皮层及中柱外方部位均有石细胞。多数根茎类中药含有淀粉粒,有的含有菊糖而无淀粉粒,如苍术等。